专利名称：一种逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电焊机产品领域，具体涉及一种逆变式交直流脉冲非熔化极惰性 气体保护焊机。
背景技术：
空气等离子弧切割是依靠高温高速的等离子弧及其焰流，把部分金属熔化及蒸 发，并吹离基体，随着等离子弧割炬的移动而形成切缝。由于其弧柱的温度远远高于目前绝 大多数金属及其氧化物的熔点，所以它可以切割绝大多数材料。空气等离子切割已广泛地 应用于汽车、机车车辆、化工、船舶、机房、通风、环保等生产中的板材下料。目前行业内电弧焊接电源生产企业较多，从最原始的机械调节型弧焊电源、电磁 控制型电弧焊、到最先进的电子控制型逆变式弧焊都有不同比例的市场，但从节能和环保 发展的趋势看来，前两种技术类型必将被淘汰，实际上目前市场以被电子控制型逐渐蚕食， 其份额逐渐减小，大力发展电子控制型逆变式弧焊已是必然。行业内生产电子控制型逆变 式弧焊也有为数不少企业，同时很多传统技术型生产企业也意识到市场的趋势，正逐步在 产品技术上开始转型。现有电子控制型逆变式弧焊的技术也五花八门，其质量和规模是良 莠不齐。现在行业内的电弧焊方法主要有手工电弧焊、钨极直流恒流氩弧焊、直流脉冲氩 弧焊、交流恒流氩弧焊、交流脉冲氩弧焊等，但在使用以上电弧焊方法时，需要利用与该电 弧焊方法对应的电弧焊设备，当在焊接过程中需要使用多种电弧焊方法时，就需要利用多 台电弧焊设备，使得在焊接工作过程变得十分麻烦，成本也十分高昂。
发明内容为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种逆变式交直流脉冲非熔化极 惰性气体保护焊机。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型一种逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，包括按电流流通方向顺序连接的电磁兼容电路、启动保护电路、一次整流电路、滤波 电路、逆变电路、变压电路、二次整流电路、电抗续流电路、二次逆变电路、高频引弧电路和 直流输出电路组成的主电流线路；电流在所述的二次整流电路中分为两支路，一路进入电抗续流电路并沿着主电流 线路导通，另一路通过反馈给定电路进入主控制电路；所述电流在进入主控制电路后分为三支路，第一支路电流依次通过一次驱动电路 和驱动模块进入所述主电流线路中的一次逆变电路，第二支路电流通过二次驱动电路进入 所述主电流线路中的二次逆变电路，第三支路电流通过高频发生器进入所述主电流线路中 的高频引弧电路；所述主控制电路还与第一辅助电源、控制输入电路、过流过热检测电路、异常指示电路、焊枪开关控制电路、气阀连接；所述第一辅助电源用于为所述主控制电路、一次驱动电路提供工作电源；所述控制输入电路用于向所述主控制电路输入控制信息；所述过流过热检测电路用于当检测到电路上的电流值和温度值超过阈值时，向所 述主控制电路发送停机信号；所述异常指示电路用于当收到所述主控制电路发送的停机信号时，显示异常指 示；所述焊枪开关控制电路用于向所述主控制电路发送焊枪开关信号；所述气阀用于根据所述主控制电路发送的控制信息，进行开关操作；所述二次驱动电路还与第二辅助电源连接，用于给二次驱动电路提供电源。本实用新型同时具有手工电弧焊、钨极直流恒流氩弧焊、直流脉冲氩弧焊、交流恒 流氩弧焊、交流脉冲氩弧焊功能，使得本实用新型的兼容性大大的提高，在多种电弧焊方法 之间的切换十分方便，节省了大量的设备及生产成本，给使用者提供极大的方便。
[0020]为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。[0021]图1是本实用新型的电路工作流程示意图；[0022]图2是本实用新型的脉冲控制电路原理图；[0023]图3是本实用新型的交流控制电路原理图；[0024]图4是本实用新型的二次逆变电路原理图；[0025]图5是本实用新型的结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1，本实用新型一种逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，包 括按电流流通方向顺序连接的电磁兼容电路1、启动保护电路2、一次整流电路3、 滤波电路4、逆变电路5、变压电路6、二次整流电路7、电抗续流电路8、二次逆变电路9、高 频引弧电路10和直流输出电路11组成的主电流线路；电流在所述的二次整流电路7中分为两支路，一路进入电抗续流电路8并沿着主 电流线路导通，另一路通过反馈给定电路15进入主控制电路16 ；所述电流在进入主控制电路16后分为三支路，第一支路电流依次通过一次驱动 电路17和驱动模块18进入所述主电流线路中的一次逆变电路5，第二支路电流通过二次驱 动电路21进入所述主电流线路中的二次逆变电路9，第三支路电流通过高频发生器22进入 所述主电流线路中的高频引弧电路10 ；所述主控制电路16还与第一辅助电源19、控制输入电路14、过流过热检测电路 24、异常指示电路23、焊枪开关控制电路13、气阀12连接；
4[0032]所述第一辅助电源19用于为所述主控制电路16、一次驱动电路17提供工作电 源；所述控制输入电路14用于向所述主控制电路16输入控制信息；所述过流过热检测电路24用于当检测到电路上的电流值和温度值超过阈值时， 向所述主控制电路16发送停机信号；所述异常指示电路23用于当收到所述主控制电路16发送的停机信号时，显示异 常指示；所述焊枪开关控制电路13用于向所述主控制电路16发送焊枪开关信号；所述气阀12用于根据所述主控制电路16发送的控制信息，进行开关操作；所述二次驱动电路21还与第二辅助电源20连接，用于给二次驱动电路21提供电源。在上述实施例中，各部分电路原理如下电磁兼容电路1:降低本机对电网的污染，同时减少电网对本机的干扰，使其在 要求的范围内。启动保护电路2 该电路包含过压保护电路，电源启动电路。在开机时电流只能通 过启动电阻用以限制浪涌电流。正常工作后，启动电阻被继电器短路。为避免因误接380V 及电网波动带来的高压损坏机器，要求能安全起动，过压后切断供电回路，从而不损坏后级 工作电路。一次整流电路3 把输入的50Hz工频交流电转换成直流电。滤波电路4 将脉动的直流电变为平滑稳定的直流电。逆变电路5 采用全桥电路，完成直流的逆变并输出稳定的高频交流电流。变压电路6 将308V的高压隔离变换成适合电弧焊接所需要的几十伏的低压。二次整流电路7 把高频交流转换成直流输出。电抗续流电路8 具有平波续流作用，可使输出电流变得连续稳定，保证焊接质量。二次逆变电路9 将二次整流滤波输出的直流再逆变成交流方波输出或直流直接 输出。高频引弧电路10 将高频发生器产生的高压高频交流耦合到焊接回路，帮助建立 电弧。直流输出电路11 外接焊接电缆进行焊接操作。气阀12 供氩气通断控制。焊枪开关控制电路13 隔离传递焊枪开关信号，保证控制电路不受高频干扰。控制输入电路14 提供焊接功能的转换、焊接参数的设定。反馈给定电路15 将输出的电流取样与界面给定信号比较，通过积分调节器得到 误差信号，控制电源处理器脉宽使输出保持稳定。主控制电路16 包含PWM电源处理器控制电路、气体控制电路、引弧控制电路、脉 冲控制电路、交流控制电路、焊接功能转换等控制电路。一次驱动电路17:对控制电路输出的控制脉冲信号进行放大。驱动模块18 由1个初级绕组和4个次级绕组的变压器及波形整形电路组成，给
5全桥提供逆变所需的不同相位的开关信号，并且保证和控制回路隔离传输驱动信号。第一辅助电源19 给主控制电路、一次驱动电路提供稳定的低压直流电源。第二辅助电源20 给二次驱动电路提供稳定的低压直流电源，并与主控制电路及 一次电路隔离。二次驱动电路21 放大控制信号并为二次逆变提供不同相位的开关信号。高频发生器22 将主变初级上电压通过升压，再经过4倍压整流，通过放电嘴组成 的放电谐振电路、产生高压高频交流。异常指示电路23 对主机的过流和过热现象进行显示，当指示灯亮后短时间内能 自行恢复为过热，当指示灯亮后不能自行恢复，需开机重启动后恢复为过流。过流过热检测电路24 由电流互感器检测一次主回路工作电流，一旦电流超过允 许值，便通过控制模块停止逆变电路工作。热敏开关安装于主变压器侧，当温度达到主变的 安全点时热敏开关动作，也通过控制模块停止逆变电路工作。进一步，所述主控制电路16包括PWM电源处理器控制电路、气体控制电路、引弧 控制电路、脉冲控制电路、交流控制电路、焊接功能转换控制电路。进一步，所述脉冲控制电路由第一脉冲发生电路、脉冲宽度调整电路、脉冲基值调 整电路组成。具体结构如图2所示，该脉冲控制电路主要由运算放大器U1B、电阻R2-R5，电 容C1、可调VR1构成脉冲发生电路，C0N1外接开关决定脉冲有无，可调VR1调节脉冲频率。 运算放大器U1C、电阻R6-R8、可调VR2、稳压管Z1构成脉冲宽度调整电路，可调VR2对脉冲 占空比进行调整。可调VR3、二极管D1构成脉冲基值调整电路，可调VR3对脉冲基值进行调
iF. o进一步，所述交流控制电路由第二脉冲发生电路、交流有无控制电路、交流清理宽 度调整电路、交流驱动电路组成。具体结构如图3所示，该交流控制电路主要由运算放大器 U1D、电阻R14-R17，电容C6、构成脉冲发生电路。三极管Q1、电阻R11-R13、稳压管Z2、电容 C5、C0N2外接开关、构成交流有无控制电路。运算放大器U2A、电阻R18-R20、可调VR4、稳压 管Z3、二极管D3、D4、电容C7、C8构成交流清理宽度调整电路，可调VR4对交流清理宽度进 行调整。运算放大器U3A、U3B、电阻R21-R24、二极管D5-D8构成交流驱动电路。进一步，所述二次逆变电路包括全桥二次逆变电路和吸收及引弧电路；具体结 构如图4所示该全桥二次逆变电路主要由场效应管Q1-Q4、场效应管栅极均流电阻R8-R11、场 效应管栅源极箝位稳压管D4-D11组成，INPUT为二次直流输入，OUTPUT为交流方波或二次 直流输出；吸收及引弧电路主要由电容C1-C8、电阻R1-R7、场效应管Q5、二极管D1-D1组 成。本实用新型为一种同时具有手工电弧焊、钨极直流恒流氩弧焊、直流脉冲氩弧焊、 交流恒流氩弧焊、交流脉冲氩弧焊功能的非熔化极惰性气体保护焊机，它是绝缘栅型场效 应管电子控制型逆变式弧焊电源，分为一次和二次两个逆变器机芯，成左右排列，每个逆变 器机芯由PCBA上下两块板同左右结构铝型材散热器组合安装而成，构成水平风道。如图5 所示本实用新型的安装结构如下详述，具体为一次逆变部分包含电磁兼容板33，底板31，中板32，控制板28，参数给定板29。所 述底板31中放置有启动保护电路2、一次整流电路3及滤波电路4 ；所述上板25中放置有驱动模块18、一次逆变电路5 ；所述中板11放置有变压电路6、二次整流电路7 ；所述控制板 28中放置有第一次辅助电源19、反馈给定电路15、焊枪开关控制电路13、气体控制电路、引 弧控制电路、脉冲控制电路、交流控制电路、焊接功能转换控制电路。二次逆变部分包含全桥上37下36两块板。高频引弧电路10、电抗续流电路8外置。一次逆变电路通过左右两组散热器26组合上板25与中板32单元构成逆变器机 芯和水平吹风式风道34，将功率器件场管、二次整流快恢复二极管置于散热器上下两侧，一 次整流硅桥38装于风机侧下方、将发热器件变压器27置于机芯的风腔内、电抗器30及引 弧器31置于机芯的出风口。而将启动保护2、一次整流电路3、滤波电路4和高频变压器等 温升很低的底板31置于机底。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，其特征在于，包括按电流流通方向顺序连接的电磁兼容电路、启动保护电路、一次整流电路、滤波电路、逆变电路、变压电路、二次整流电路、电抗续流电路、二次逆变电路、高频引弧电路和直流输出电路组成的主电流线路；电流在所述的二次整流电路中分为两支路，一路进入电抗续流电路并沿着主电流线路导通，另一路通过反馈给定电路进入主控制电路；所述电流在进入主控制电路后分为三支路，第一支路电流依次通过一次驱动电路和驱动模块进入所述主电流线路中的一次逆变电路，第二支路电流通过二次驱动电路进入所述主电流线路中的二次逆变电路，第三支路电流通过高频发生器进入所述主电流线路中的高频引弧电路；所述主控制电路还与第一辅助电源、控制输入电路、过流过热检测电路、异常指示电路、焊枪开关控制电路、气阀连接；所述第一辅助电源用于为所述主控制电路、一次驱动电路提供工作电源；所述控制输入电路用于向所述主控制电路输入控制信息；所述过流过热检测电路用于当检测到电路上的电流值和温度值超过阈值时，向所述主控制电路发送停机信号；所述异常指示电路用于当收到所述主控制电路发送的停机信号时，显示异常指示；所述焊枪开关控制电路用于向所述主控制电路发送焊枪开关信号；所述气阀用于根据所述主控制电路发送的控制信息，进行开关操作；所述二次驱动电路还与第二辅助电源连接，用于给二次驱动电路提供电源。
2.根据权利要求1所述的逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，其特征在 于，所述主控制电路包括PWM电源处理器控制电路、气体控制电路、引弧控制电路、脉冲控 制电路、交流控制电路、焊接功能转换控制电路。
3.根据权利要求2所述的逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，其特征在 于，所述脉冲控制电路包括由运算放大器、四个电阻，电容、可调变阻器构成的第一脉冲发 生电路；由运算放大器、三个电阻、可调变阻器、稳压管构成的脉冲宽度调整电路；由可调 变阻器、二极管构成的脉冲基值调整电路。
4.根据权利要求3所述的逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，其特征在 于，所述交流控制电路包括由运算放大器、四个电阻，电容、构成的第二脉冲发生电路；由 三极管、三个电阻、稳压管、电容、外接开关构成的交流有无控制电路；由运算放大器、三个 电阻、可调变阻器、稳压管、两个二极管、两个电容构成的交流清理宽度调整电路；由两个运 算放大器、四个电阻、四个二极管构成的交流驱动电路。
5.根据权利要求4所述的逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机，其特征在 于，所述二次逆变电路包括全桥二次逆变电路和吸收及引弧电路；所述全桥二次逆变电路由四个场效应管、四个场效应管栅极均流电阻、八个场效应管 栅源极箝位稳压管组成；所述吸收及引弧电路，由八个电容、七个电阻、场效应管、三个二极管组成。
专利摘要本实用新型涉及电焊机产品领域，具体涉及一种逆变式交直流脉冲非熔化极惰性气体保护焊机。本实用新型主要由按电流流通方向顺序连接的电磁兼容电路、启动保护电路、一次整流电路、滤波电路、逆变电路、变压电路、二次整流电路、电抗续流电路、二次逆变电路、高频引弧电路和直流输出电路组成的主电流线路，电流在所述的二次整流电路中分为两支路，其中一支路通过反馈给定电路进入主控制电路；在主控制电路中分别通过一次驱动电路和驱动模块、二次驱动电路，高频发生器分别进入主电流线路中。本实用新型中已包含常用弧焊焊接功能，能大量节省设备及资金，给使用提供很大的方便。
文档编号B23K9/06GK201760694SQ20102053871
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者杨勇, 杨振文 申请人:深圳市华意隆实业发展有限公司